(57)【要約】【課題】杭基礎の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくし、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させる。【解決手段】地盤１に埋設される杭基礎２の杭頭から放射状に突出する鉛直板２０を設けた杭頭構造である。杭頭から突出する鉛直板２０により、地盤１の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。また鉛直板２０を放射状に設けることにより、どのような方向の水平力にも抵抗することができる。また、鉛直板２０の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に埋設される杭基礎の杭頭から放射状に突出する鉛直板を設けたことを特徴とする杭基礎の杭頭構造。
【請求項２】
前記鉛直板は杭基礎の杭頭に埋設される口元管の外周面に放射状に突設されていることを特徴とする請求項１に記載の杭基礎の杭頭構造。
【請求項３】
前記口元管には前記鉛直板を貫通させるスリットが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の杭基礎の杭頭構造。
【請求項４】
前記口元管の外周面には前記鉛直板の一端と係合する継手が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の杭基礎の杭頭構造。
【請求項５】
周方向に等間隔にスリットが設けられた口元管を地盤に埋設された杭基礎の杭頭に埋設し、次いで口元管内に鉛直板を挿入し前記スリットから鉛直板を地盤内に突出させ、その後口元管内に充填材を打設することを特徴とする杭基礎の杭頭の施工方法。
【請求項６】
鉛直板と係合する継手が設けられた口元管を地盤に埋設された杭基礎の杭頭に埋設し、次いで地盤面から鉛直板を圧入して前記継手と係合させることを特徴とする杭基礎の杭頭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に埋設される杭基礎の杭頭構造及び杭基礎の杭頭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎の役割は、建物を地盤に固定することであり、建物の自重などの鉛直荷重や地震力によって建物が沈下したり、横に移動したり、浮き上がったりしないようにすることである。
【０００３】
橋上駅や人工地盤などで線路を挟んで建物の柱を設ける場合には、施工を容易にするために地中梁を省略し、１本の柱を１本の杭基礎で支持する構造が標準的となっている。この構造は地震時の水平荷重に対する抵抗力が低下するため、杭頭部分での有害な変位を生じないように杭径を大きくする等の手段がとられる。
【０００４】
また、周方向及び深さ方向に所定の間隔を空けて鉛直板を設けた杭基礎を打ち込み、土粒子から受ける水平方向の有効応力を増加させる構造もある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許２７１５２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし水平荷重に対する抵抗力を高めるために、鉛直荷重を支えるのに必要な太さよりも杭径を大きくすることは、杭基礎に使用する材料が増え、不経済であった。また例えば杭径を２倍にしても、杭の水平抵抗力は２倍まで増加しないため、大きな効果を得ることは難しかった。
【０００６】
また、周方向及び深さ方向に所定の間隔を空けて鉛直板を設けた杭基礎を打ち込む方法では、鉛直板を取り付けた杭を地盤に打ち込まねばならず、線路の間など狭い場所での施工が困難であった。
【０００７】
本発明の課題は、杭基礎の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくし、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、杭基礎の杭頭構造であって、例えば図１に示すように、地盤１に埋設される杭基礎２の杭頭から放射状に突出する鉛直板２０を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、杭基礎２の杭頭から突出する鉛直板２０により、地盤１の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。また鉛直板２０を放射状に設けることにより、どのような方向の水平力にも抵抗することができる。
【００１０】
また、鉛直板２０の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭基礎の杭頭構造であって、前記鉛直板２０は杭基礎２の杭頭に埋設される口元管１０の外周面に放射状に突設されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、杭基礎２の杭頭に埋設される口元管１０の外周面に鉛直板２０を放射状に突設することにより、地盤１の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時に杭頭に働く水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の杭基礎の杭頭構造であって、前記口元管１０には前記鉛直板２０を貫通させるスリット１１が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、スリット１１を設けた口元管１０を地盤１に埋設し、口元管１０の内部からスリット１１を貫通させて鉛直板２０を地盤１内に突出させることで、杭基礎２及び口元管１０を埋設するのに必要な最小限の面積で鉛直板２０を埋設することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の杭基礎の杭頭構造であって、前記口元管１０の外周面には前記鉛直板２０の一端と係合する継手１２が周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、口元管１０の外周面には周方向に等間隔に鉛直板２０の一端と係合する継手１２が設けられているので、口元管１０と鉛直板２０とを別々に地盤１に埋設することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、杭基礎の杭頭の施工方法であって、周方向に等間隔にスリット１１が設けられた口元管１０を地盤１に埋設された杭基礎２の杭頭に埋設し、次いで口元管１０内に鉛直板２０を挿入し前記スリット１１から鉛直板２０を地盤１内に突出させ、その後口元管１０内に充填材３を打設することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、スリット１１を設けた口元管１０を地盤１に埋設し、口元管１０の内部からスリット１１を貫通させて鉛直板２０を地盤１内に突出させ、その後口元管１０内に充填材３を打設することにより、鉛直板２０を口元管１０に固定することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、杭基礎の杭頭の施工方法であって、鉛直板２０と係合する継手１２が設けられた口元管１０を地盤１に埋設された杭基礎２の杭頭に埋設し、次いで地盤面から鉛直板２０を圧入して前記継手１２と係合させることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、鉛直板２０の一端と係合する継手１２が設けられた口元管１０を埋設した後に、鉛直板２０を地盤面から圧入して継手１２に係合させることで、鉛直板２０を設けることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、杭基礎の杭頭から突出する鉛直板により、地盤の土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。したがって、杭径を減ずることができ、杭基礎に使用する材料を節約するとともに、狭いスペースでも充分な強度を有する杭頭構造が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態例について詳細に示す。第１の実施の形態の杭頭構造は、図１、図２に示すように、杭基礎２と、口元管１０と、鉛直板２０とからなる。この杭頭構造の上に柱４などからなる建造物を建造する。
【００２３】
杭基礎２は地盤１に鉛直に埋設される。杭基礎２は、既成の杭を打ち込んで設けてもよいし、あるいは地盤１を削孔してその削孔内にコンクリート等の充填材を打設して設けてもよい。
【００２４】
杭基礎２の杭頭には、口元管１０が埋設されている。口元管１０は地盤１の表面付近の土壌が崩落することを防ぐとともに、杭基礎２と柱４とを連結する役割を果たす。口元管１０内には、柱４が挿入された状態で、コンクリート等の充填材３が打設される。柱４は口元管１０内に打設された充填材３により杭基礎２に固定される。
【００２５】
口元管１０には、図２に示すように、スリット１１が周方向に等間隔に設けられている。スリット１１には、鉛直板２０が貫通している。
【００２６】
鉛直板２０は、基部２１と、突出部２２とからなり、その水平断面はＴ字形となっている。基部２１は口元管１０の内側に位置している。基部２１は板状であり、その一方の面の中央で突出部２２と接合している。基部２１の幅は、図３に示すように、スリット１１よりも広い。基部２１は口元管１０内に打設される充填材３により杭基礎２に固定される。
【００２７】
突出部２２はスリット１１を貫通して口元管１０の外側の地盤１へ突出している。杭頭構造は、突出部２２により水平方向投影面積を増大し、杭頭部分で地盤１から受ける水平方向の有効応力を増大させることができる。
【００２８】
鉛直板２０の長さは口元管１０の内径よりも小さく、口元管１０の上部開口から内部に入れることができる。鉛直板２０は、例えば鋼板等で形成してもよいし、あるいはプレキャストコンクリート板で形成してもよい。
【００２９】
ここで、本実施の形態の杭頭の施工方法について説明する。まず地盤１に杭基礎２を埋設するとともに、図３に示すように、杭基礎２の杭頭に口元管１０を埋設する。
【００３０】
次に、口元管１０に鉛直板２０の突出部２２を挿入し、油圧ジャッキ等を用いてスリット１１から地盤１内に突出させる。全てのスリット１１から突出部２２を突出させたら、口元管１０内に柱４を挿入するとともに、充填材３を打設する。以上のようにして杭基礎２に柱４を固定したら、柱４を用いて建物等の構造物を建築する。
【００３１】
本実施の形態の杭頭構造によれば、杭基礎２の杭頭に設けた鉛直板２０により、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができ、地震時の水平荷重に対する抵抗力を増大させることができる。
【００３２】
また、杭基礎２を単に太くしただけでは、杭頭が水平方向に変位した場合に、円筒形の杭基礎２の外周面に押された土粒子が側方へ変位し、土粒子から受ける水平方向の応力が小さくなる恐れがあるが、本発明の杭頭構造では、図４に示すように、鉛直板２０の間の土粒子を拘束するため、側方へ変位する土粒子からも水平応力を受けることができ、単に杭径を大きくする場合よりも、土粒子から受ける水平方向の有効応力を大きくすることができる。
【００３３】
また、スリット１１を設けた口元管１０を地盤１に埋設し、口元管１０の内部から鉛直板２０を地盤１内に突出させるので、地上の作業スペースは杭基礎２及び口元管１０を打ち込むのに必要な最小限の面積で済ませることができる。このような方法を用いれば、たとえば線路の間のように狭い箇所でも施工することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５、図６に示すように、本実施の形態では、口元管１０にはスリット１１がなく、その代わりに、外周面に鉛直板２０の基部２１と係合する継手１２が周方向に等間隔に設けられている。また、鉛直板２０は基部２１を継手１２と係合させて埋設されている。
【００３５】
ここで、本実施の形態の杭頭の施工方法について説明する。まず第１の実施の形態と同様にして、口元管１０を杭基礎２の杭頭に埋設する。次いで、図５に示すように、基部２１が継手１２と係合するようにしなから鉛直板２０を地盤面から圧入する。以上のようにして杭頭構造を施工する。
【００３６】
本実施の形態では、鉛直板２０を地盤面から圧入するため、第１の実施の形態の施工方法よりも地上の作業スペースを必要とするが、鉛直板２０の圧入と平行して口元管１０内部での柱の固定やコンクリートの打設等を行うことができるという利点がある。
【００３７】
なお、以上の実施の形態においては、円柱状の杭基礎２及び口元管１０を用いたが、その形状は多角柱状等、任意である。また鉛直板２０や継手１２の形状等についても適宜変更可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の杭頭構造の一例を示す図であり、側面図である。
【図２】同、水平断面図である。
【図３】同、鉛直断面図である。
【図４】同、平面図である。
【図５】同、鉛直断面図である。
【図６】同、水平断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１     地盤
２     杭基礎
３     充填材
４     柱
１０   口元管
１０   後口元管
１１   スリット
１２   継手
２０   鉛直板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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